Searun Rainbow Smelt – ein kulturell und ökologisch wertvoller Fisch für Angler, Verbraucher und Meeresökosysteme in New England – ist auf dem Rückzug. Das Ausmaß dieses Rückgangs zu bestimmen, ist jedoch in Maine schwierig. Searun-Stint kann leicht übersehen werden, da sie nur in wenigen kalten, nassen Nächten jedes Frühjahrs aus tieferen Gewässern in die Laichströme an der Küste gelangen und die Bäche am frühen Morgen verlassen.
In einer neuen Studie fand ein Forschungsteam unter der Leitung der University of Maine heraus, dass das Sammeln und Analysieren von Umwelt-DNA (eDNA), DNA-Fragmenten, die Organismen in ihre Umgebung abgeben, dazu beitragen kann, das Vorhandensein von Regenbogenstinken mit größerer Genauigkeit, Effizienz, Sicherheit und Sicherheit zu erkennen Kosteneffektivität. Es kann auch Erhebungen für andere seltene, vorübergehende Fischarten zugute kommen.
Als Reaktion auf die Studienergebnisse wird das Maine Department of Marine Resources damit beginnen, eDNA und die Taktiken des UMaine-geführten Teams zu verwenden, um damit im Frühjahr 2023 mehrere Searun-Stintströme zu untersuchen.
Herkömmliche Überwachungsmethoden für Regenbogenstint beinhalten entweder das Fangen in Bächen mit Fischnetzen oder das visuelle Suchen nach laichenden Fischen oder auf Felsen abgelegten Eiern. Es kann eine herausfordernde Feldarbeit sein, die schwieriger wird, wenn die Fische seltener werden. Um eDNA aus Flüssen und Bächen zu erhalten, können Wissenschaftler tagsüber Wasserproben ohne spezielle Feldausrüstung oder direkten Kontakt mit den Fischen sammeln.
Die Forscher verwenden dann ein Verfahren namens quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qPCR), das gleiche Werkzeug, das zum Nachweis von COVID-19 verwendet wird, um die DNA zu isolieren, die sie untersuchen möchten. Durch die Laboranalyse von Wasserproben kann der qPCR-Nachweis von eDNA zeigen, wo sich eine Art befand, wann sie an diesem Ort war und wie viele es zu diesem Zeitpunkt gab.
Gleichzeitig kann eDNA nur in begrenzter Zeit gewonnen werden, nachdem Organismen einen Fluss oder Bach verlassen haben, da das fließende Wasser sie schließlich verdünnt und aus dem System spült. Daher wurde die Ermittlung optimaler eDNA-Sammelstrategien für die Untersuchung von Regenbogenschmelzen Teil der Untersuchung des von UMaine geleiteten Forschungsteams.
Durch die Untersuchung von zwei Standorten im York River-System stellte die Gruppe fest, dass eDNA-Proben acht bis 13 Tage nach einem einzelnen Laichereignis nachweisbar waren, ein viel längeres Zeitfenster als das, das für visuelle oder Netzuntersuchungen vorgesehen war. Das Team untersuchte dann jeweils mehrmals in einem Monat vier Standorte in der Umgebung von Casco Bay und stellte anschließend fest, dass die Verwendung von drei Probenahmeereignissen pro Standort, drei Proben pro Ereignis und sechs qPCR-Replikaten pro Probe zu einer kombinierten Erkennungsfähigkeit von mehr als 90 % führte.
„DMR freut sich darauf, eDNA-Techniken anzuwenden, um uns dabei zu helfen, im kommenden Frühjahr den Puls der Stintpopulationen in den Flüssen von Maine zu messen“, sagt die DMR-Wissenschaftlerin Danielle Frechette aus Maine. „Die Ergebnisse werden die visuellen Beobachtungen von Stint-Laichen ergänzen, die von Gemeindewissenschaftlern entlang unserer Küste gesammelt werden, und können uns dabei helfen, Standorte für Stint-Restaurierungsprojekte zu identifizieren und besser zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf Stint auswirken kann.“
Die Studie wurde von Vaughn Holmes geleitet, der die Arbeit als Masterstudent in Ökologie und Umweltwissenschaften in Zusammenarbeit mit seinem Graduiertenberater Michael Kinnison, Direktor des Maine Center for Genetics in the Environment, durchführte; Geneva York, Leiterin des UMaine Environmental DNA CORE Laboratory; und Jacob Aman, Stewardship Director des Wells National Estuarine Research Reserve. Die Ergebnisse des Teams wurden in veröffentlicht BMC Ökologie und Evolution.
„Mit der sich abzeichnenden erweiterten Nutzung der Methodik bin ich gespannt darauf, dass eDNA zu einer tragenden Säule bei der Vereinfachung der Untersuchungsbemühungen anadromer Fische in ganz Maine wird“, sagt Holmes.
Die Studie ist Teil des 2019 gestarteten fünfjährigen Maine-eDNA-Programms.
„eDNA hat sich als Werkzeug für die Überwachung und Verwaltung natürlicher Ressourcen wirklich durchgesetzt“, sagt Kinnison, Co-Principal Investigator für Maine-eDNA. „Es ist nicht nur ein leistungsstarkes Umfragetool, es ist auch sehr leicht zugänglich. Fast jeder kann darin geschult werden, eine Wasserprobe zu sammeln, und ich bin besonders gespannt, wie eDNA mehr Menschen aus allen Gesellschaftsschichten die Teilnahme ermöglichen kann bei der Überwachung der Arten und Lebensräume, die ihnen wichtig sind.“
Mehr Informationen:
Vaughn Holmes et al, Umwelt-DNA erkennt Laichhabitat eines kurzlebigen Wanderfisches (Anadrome Rainbow Smelt: Osmerus mordax), BMC Ökologie und Evolution (2022). DOI: 10.1186/s12862-022-02073-y